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La gravità specifica (detta anche “densità relativa”) è il rapporto tra il peso di un sasso nell’aria e il peso di un volume uguale in acqua. Per convenzione, la temperatura dell’acqua è di 4° C e ad atmosfera standard perché la densità dell’acqua è massima in queste condizioni. Le condizioni di temperatura ambiente sono adeguate per gli scopi gemmologici, poiché la piccola differenza di densità dell’acqua avrà poco effetto sulle letture (misurate al secondo decimale).

Siccome il peso specifico è relativo al peso di un oggetto in aria e il suo peso in acqua, è un rapporto e non è espresso in unità (come kg/m³). Per esempio, il SG del diamante = 3,52 (mentre la densità del diamante = 3,52 g/cm³).

In gemmologia, il peso specifico è, di solito, determinato attraverso un apparato basato sul principio di Archimede.
Il principio di Archimede (o la legge del galleggiamento) afferma che: la forza verso l’alto su un oggetto immerso è uguale al peso del fluido spostato.
Questo può sembrare complicato, ma è una legge abbastanza semplice, ma brillante.

Considera due palline di peso uguale ma di peso specifico diverso, per esempio, una pallina d’oro da 10 grammi e una pallina d’argento da 10 grammi. La pallina d’oro ha un sg di 19,3, mentre l’argento ha un sg di 10,5.
Perché l’oro ha un sg che è quasi il doppio dell’argento, si può immaginare che la pallina d’oro da 10 grammi sarà più piccola di quella d’argento da 10 grammi. In altre parole, la pallina d’oro avrà un volume più piccolo della pallina d’argento.
Quando si appendono entrambe le palline in acqua (immerse), allora la pallina d’argento sposterà molta più acqua della pallina d’oro a causa del suo maggiore volume.

L’acqua ha un sg di 1, quindi il peso di un centimetro cubo di acqua è 1 grammo (in realtà 0,0098 Newton, ma si usano i grammi per semplicità). Attraverso un po’ di semplice matematica, possiamo calcolare il volume delle palline. Il volume della palla d’oro è di 0,52 centimetri cubici e il volume della palla d’argento è di 0,95 centimetri cubici (il volume è la massa diviso la densità).
Da questo, possiamo concludere che la palla d’argento sposterà 0,95 centimetri cubici di acqua, che pesa 0,95 grammi. La palla d’oro sposterà 0,52 grammi d’acqua (perché 1 centimetro cubo d’acqua pesa 1 grammo).

Ora torniamo al principio di Archimede: la forza verso l’alto su un oggetto immerso è uguale al peso del fluido spostato (il fluido è l’acqua in questo caso). La palla d’argento sposta un peso maggiore di acqua, quindi sperimenterà una forza verso l’alto maggiore della palla d’oro e salirà più in alto nell’acqua quando è immersa.

Un errore comune è quello di far cadere l’oggetto nell’acqua in modo che affondi sul fondo. Non può funzionare in questo caso perché non è più “immerso”.